CƠ SỞ CỦA XỬ LÝ ẢNH SỐ
2.4.3 phân giải theo không gian và cường độ
Hình 2.20 Sự khác biệt về độ phân giải theo không gian
Độ phân giải theo không gian là số đo của phần tử nhỏ nhất có thể nhận ra trong một hình ảnh. Thông thường nó được biểu diễn theo nhiều cách như số cặp dải trên một đơn vị chiều dài, hay dot (pixel) trên một đơn vị chiều dài là cách biểu diễn thường thấy. Chúng ta thiết lập 1 biểu đồ với các sọc đen và trắng theo chiều gọc, mỗi
sọc rộng W đơn vị. Độ rộng mỗi cặp dải là 2W, suy ra có 1/2W cặp dải trên mỗi đơn vị chiều dài. Một cách biểu thị độ phân giải là số cặp dải có thể phân biệt lớn nhất trên 1 đơn vị chiều dài. Một cách biểu thị độ phân giải thường dùng trong xuất bản và trong công nghiệp là sô điểm ảnh trên 1 đơn vị chiều dài. Tại Mỹ, đơn vị thường dùng là dot per inch (dpi). Để đạt chất lượng tốt thì báo và in ấn cần đạt độ phân giải là 75dpi, tạp chí là 133dpi, sách in màu là 2400dpi.
Hình 2.21 Sự khác biệt về độ phân giải theo cường độ
Hình 2.20 và 2.21 thể hiện ảnh hưởng về chất lượng hình ảnh khi có sự thay đổi về N và k lần lượt và độc lập nhau. Nó chỉ trả lời câu hỏi ảnh thay đổi thế nào khi thay đổi riêng rẽ N và k, chúng ta không đánh giá ảnh hưởng của 2 thông số này với nhau. Một nghiên cứu của Huang (1965) cho phép đánh giá bằng thí nghiệm chất lượng của ảnh khi thay đổi N và k đồng thời. Thí nghiệm này bao gồm 1 loạt đánh giá chủ quan. Hình ảnh được sử dụng giống như hình 2.22. Hình ảnh khuôn mặt phụ nữ có ít chi tiết. Hình ảnh người quay phim có nhiều chi tiết hơn và hình ảnh đám đông có nhiều chi tiết nhất.
Độ phân giải theo cường độ là độ thay đổi nhỏ nhất có thể nhận ra về cường độ. Độ rời rạc nhảy bậc này phụ thuộc vào số mẫu sử dụng để mã hóa ảnh số, nhưng lại không thật sự phụ thuộc vào số mức lượng tử hóa. Dựa trên các cấu trúc phần cứng, số
mức lượng tử hóa là một số nguyên mũ bậc 2. Số bit thông thường là 8 bit, hay 16 bit cho những ứng dụng yêu cầu chất lượng hình ảnh cao. Độ phân giải 32 bit khá hiếm gặp. Đôi khi có những hệ thống dùng 10 hay 12 bit. Không giống độ phân giải theo không gian, dựa trên số đơn vị trên chiều dài, độ phân giải theo cường độ sử dụng đơn vị là số bit cần dùng khi lượng tử hóa. Do mức thay đổi về cường độ có thể nhận thấy không chỉ phụ thuộc vào nhiễu, bão hòa mà còn phụ thuộc vào sự thu nhận của mắt người. Nói 1 hình ảnh có độ phân giải 8 bit không có ý nghĩa gì hơn là sử dụng 8 bit để lượng tử hóa, tức có 256 bậc lượng tử hóa.
Hình 2.22 Hình ảnh với lượng chi tiết khác nhau trong thí nghiệm của Huang
Các tấm ảnh trên được thay đổi N và k, sau đó đưa cho người tình nguyện đánh giá chúng theo các tiêu chuẩn chủ quan. Kết quả được tổng hợp thành một đồ thị gọi là đường cong đồng đẳng của N và k biểu diễn trong hình 2.23. Mỗi điểm trong mặt phẳng Nk có giá trị N và k chính là tọa độ của điểm đó. Điểm trên đường cong đồng đẳng tương ứng với ảnh trong đánh giá chủ quan. Thí nghiệm cho thấy đường con này dịch về bên trái và hướng lên, và dạng tương ứng của mỗi bức ảnh được cho trong hình 2.23. Điều này có nghĩa là chất lượng ảnh tăng khi tăng độ phân giải theo cả không gian và cường độ.
Hình 2.23 Đường cong đồng đẳng tương ứng 3 loại hình ảnh
Mặt khác ta con thấy đường cong đồng đẳng trở nên dốc hơn đối khi chi tiết của ảnh tăng, nghĩa là ảnh với nhiều chi tiết chỉ nêndùng số bậc lượng tử hóa nhỏ. Ví dụ đường cong của hình ảnh đám đông gần như thẳng đứng, nghĩa là với một giá trị N cố định thì chất lượng ảnh gần như không đổi đối với bậc màu của thang gray. Đôi khi chất lượng 1 hình ảnh lại giống nhau khi ta tăng độ phân giải không gian đồng thời giảm độ phân giải cường độ. Có hiện tượng này do khi giảm k thì độ tương phản của ảnh tăng, làm con người cho rằng nó tốt hơn.